package com.practice.niuke.new_direct_basics.class04;

/**
 * 两个单链表相交的一系列问题
 * 【题目】 给定两个可能有环也可能无环的单链表， 头节点head1和head2。 请实
 * 现一个函数， 如果两个链表相交， 请返回相交的 第一个节点。 如果不相交， 返
 * 回null
 * 【要求】 如果两个链表长度之和为N， 时间复杂度请达到O(N)， 额外空间复杂度
 * 请达到O(1)。
 */
public class Code07_FindFirstIntersectNode {

	public static class Node {
		public int value;
		public Node next;

		public Node(int data) {
			this.value = data;
		}
	}

	/**
	 * 返回两个单链表相交的交点，如果不相交直接返回null
	 *
	 * @param head1
	 * @param head2
	 * @return
	 */
	public static Node getIntersectNode(Node head1, Node head2) {
		if (head1 == null || head2 == null) {
			return null;
		}
		Node loop1 = getLoopNode(head1);
		Node loop2 = getLoopNode(head2);
		if (loop1 == null && loop2 == null) {
			// 两个无环单链表相交的问题
			return noLoop(head1, head2);
		}
		if (loop1 != null && loop2 != null) {
			// 两个都有环的链表相交问题
			return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
		}
		return null;
	}

	// 找到链表第一个入环节点，如果无环，返回null
	public static Node getLoopNode(Node head) {
		if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) {
			return null;
		}
		Node n1 = head.next; // n1 -> slow
		Node n2 = head.next.next; // n2 -> fast
		while (n1 != n2) {
			if (n2.next == null || n2.next.next == null) {
				return null;
			}
			n2 = n2.next.next;
			n1 = n1.next;
		}
		n2 = head; // n2 -> walk again from head
		while (n1 != n2) {
			n1 = n1.next;
			n2 = n2.next;
		}
		return n1;
	}

	// 如果两个链表都无环，返回第一个相交节点，如果不想交，返回null
	public static Node noLoop(Node head1, Node head2) {
		if (head1 == null || head2 == null) {
			return null;
		}
		Node cur1 = head1;
		Node cur2 = head2;
		int n = 0;
		// 找 “链表1” 的最后一个节点
		while (cur1.next != null) {
			n++;
			cur1 = cur1.next;
		}
		// 找 “链表2” 的最后一个节点
		while (cur2.next != null) {
			n--;
			cur2 = cur2.next;
		}
		// 两个链表最后一个节点的内存地址不同，一定不相交，直接返回null
		if (cur1 != cur2) {
			return null;
		}
		// n  表示:  链表1长度 减去 链表2长度 的值
		cur1 = n > 0 ? head1 : head2; // 谁长，谁的头变成cur1
		cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1; // 谁短，谁的头变成cur2
		n = Math.abs(n);
		// 长的链表先走，“链表1长度 减去 链表2长度 的值 的绝对值”步
		while (n != 0) {
			n--;
			cur1 = cur1.next;
		}
		// 两个链表再一起走
		while (cur1 != cur2) {
			cur1 = cur1.next;
			cur2 = cur2.next;
		}
		// 相交节点
		return cur1;
	}

	// 两个有环链表，返回第一个相交节点，如果不想交返回null
	public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
		Node cur1 = null;
		Node cur2 = null;
		// 两个有环的单链表，入环节点相同，直接将入环节点当做终止点遍历
		if (loop1 == loop2) {
			cur1 = head1;
			cur2 = head2;
			int n = 0;
			while (cur1 != loop1) {
				n++;
				cur1 = cur1.next;
			}
			while (cur2 != loop2) {
				n--;
				cur2 = cur2.next;
			}
			cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
			cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
			n = Math.abs(n);
			while (n != 0) {
				n--;
				cur1 = cur1.next;
			}
			while (cur1 != cur2) {
				cur1 = cur1.next;
				cur2 = cur2.next;
			}
			return cur1;
		} else {// 两个有环的单链表，入环节点不相同
			// 让loop1继续往下走，当再次回到loop1之前都没有遇到loop2，则不相交。
			// 让loop1继续往下走，当再次回到loop1之前有遇到loop2，则相交，返回loop1或loop2都可以
			cur1 = loop1.next;
			while (cur1 != loop1) {
				if (cur1 == loop2) {
					return loop1;
				}
				cur1 = cur1.next;
			}
			return null;
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 1->2->3->4->5->6->7->null
		Node head1 = new Node(1);
		head1.next = new Node(2);
		head1.next.next = new Node(3);
		head1.next.next.next = new Node(4);
		head1.next.next.next.next = new Node(5);
		head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
		head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);

		// 0->9->8->6->7->null
		Node head2 = new Node(0);
		head2.next = new Node(9);
		head2.next.next = new Node(8);
		head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
		System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

		// 1->2->3->4->5->6->7->4...
		head1 = new Node(1);
		head1.next = new Node(2);
		head1.next.next = new Node(3);
		head1.next.next.next = new Node(4);
		head1.next.next.next.next = new Node(5);
		head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
		head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);
		head1.next.next.next.next.next.next = head1.next.next.next; // 7->4

		// 0->9->8->2...
		head2 = new Node(0);
		head2.next = new Node(9);
		head2.next.next = new Node(8);
		head2.next.next.next = head1.next; // 8->2
		System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

		// 0->9->8->6->4->5->6..
		head2 = new Node(0);
		head2.next = new Node(9);
		head2.next.next = new Node(8);
		head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
		System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

	}

}
